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Classifications

H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics

H—ELECTRICITY

H01—BASIC ELECTRIC ELEMENTS

H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE

H01P1/00—Auxiliary devices

H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting

H01P1/12—Auxiliary devices for switching or interrupting by mechanical chopper

Description

Translated from Japanese

本発明は、絶縁層の上に活性層が設けられた基板の表面に形成された電子デバイスに関する。 The present invention relates to an electronic device in which the active layer is formed on the surface of the substrate provided on the insulating layer.

従来より、携帯電話の高周波部品（ＲＦ部品）に対する小型化・高性能化の要求に応えるため、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた高周波用（ＲＦ用）のスイッチであるＭＥＭＳスイッチの開発が行われている。 Conventionally, in order to meet the demand for miniaturization and higher performance for mobile phones radio-frequency parts (RF part), the development of MEMS switch is a switch MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) for high frequency using the techniques (for RF) It is being carried out.ＭＥＭＳスイッチは、従来からある半導体スイッチと比べて損失が低く絶縁性が高いこと、また歪み特性がよいことなどが特長である。 MEMS switches, it has high insulating property loss lower than that of the semiconductor switch is conventional, also like that distortion characteristics may be characteristics.

従来においては、種々の構造のＭＥＭＳスイッチが提案されている（特許文献１〜３）。 In conventional, MEMS switches having various structures have been proposed (Patent Documents 1 to 3).

図１１は従来のＭＥＭＳスイッチ８０ｊの平面図、図１２はＭＥＭＳスイッチ８０ｊの断面図である。 Figure 11 is a plan view of a conventional MEMS switch 80j, FIG. 12 is a sectional view of a MEMS switch 80j.なお、図１２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、図１１に示すＭＥＭＳスイッチ８０ｊのＪ１−Ｊ１線断面矢視図、Ｊ２−Ｊ２線断面矢視図、Ｊ３−Ｊ３線断面矢視図である。 Incidentally, FIG. 12 (A) (B) (C), respectively, J1-J1 line sectional arrow view of the MEMS switch 80j shown in FIG. 11, J2-J2 line sectional view on arrows, J3-J3 line sectional view taken along line it is a diagram.

基板８１としてＳＯＩ基板が用いられる。 SOI substrate is used as the substrate 81.可動部ＫＢは、ＳＯＩ基板の活性層がスリットＳＴにより切り離されて形成される。 Movable unit KB, the active layer of the SOI substrate is formed is separated by the slit ST.活性層の上に、下部コンタクト電極８２および下部駆動電極８４が、メッキによって形成される。 On the active layer, the lower contact electrode 82 and the lower drive electrode 84 is formed by plating.

下部コンタクト電極８２および上部コンタクト電極８３は、高周波信号線として用いられる。 Lower contact electrode 82 and the upper contact electrode 83 is used as a high-frequency signal line.高周波信号線は、その両側に設けられた上部駆動電極８５およびグランド電極８６とともにコプレナー配線構造を構成し、これにより低い伝播損失が得られる。 High-frequency signal line, along with the upper drive electrode 85 and the ground electrode 86 provided on both sides thereof constitute a coplanar line structure, thereby low propagation loss can be obtained.

上部駆動電極８５はグランド接続されており、これと下部駆動電極８４との間に駆動電圧ＶＤを印加することにより、それらの間に静電引力が発生し、下部駆動電極８４が上部駆動電極８５に吸引されて移動する。 The upper drive electrode 85 are connected to ground, by applying a drive voltage VD between the the lower driving electrodes 84 which, electrostatic attraction is generated between them, the lower drive electrode 84 and the upper drive electrode 85 It is attracted to move to.これにより、下部駆動電極８４と一体となった可動部ＫＢおよび下部コンタクト電極８２が移動し、下部コンタクト電極８２が上部コンタクト電極８３に当接して接点が閉じる。 Thus, to move the movable part KB and the lower contact electrode 82 integrated with the lower drive electrode 84, contact is closed lower contact electrode 82 is in contact with the upper contact electrode 83.駆動電圧ＶＤを０にすると、可動部ＫＢの弾性によって接点が離れた状態に戻る。 When the drive voltage VD to 0, returns to a state in which the contact leaves by the elasticity of the movable portion KB.

上に述べた従来の構造のＭＥＭＳスイッチ８０ｊでは、下部駆動電極８４に駆動電圧を印加したとき、下部駆動電極８４から高周波信号線である下部コンタクト電極８２に、可動部ＫＢの活性層を介して漏れ電流Ｉａが流れる。 In MEMS switch 80j of the conventional structure described above, when a driving voltage is applied to the lower drive electrode 84, the lower contact electrode 82 is a high-frequency signal line from the lower drive electrode 84, through the active layer of the movable portion KB leakage current Ia flows.

漏れ電流Ｉａは、可動部ＫＢを高抵抗シリコンで形成した場合であっても、駆動電圧ＶＤが４０Ｖの場合に例えば１０μＡ程度となる。 Leakage current Ia, even when forming the movable portion KB in high-resistance silicon, the drive voltage VD is, for example, 10μA about the case of 40V.この場合に漏れ電流Ｉａによる電力消費は４００μＷとなる。 Power consumption due to leakage current Ia in this case is 400 W.この電力消費は、例えば携帯端末などにおいて無視できない大きさである。 The power consumption is, for example, a size which can not be ignored in such a mobile terminal.

また、漏れ電流Ｉａは高周波信号線の接点にも流れることとなり、これが接点スティッキング不良の一因ともなることが考えられる。 Also, the leakage current Ia becomes flows to contact the high-frequency signal line, which is considered that also contribute to contact sticking failure.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、漏れ電流を抑制し、漏れ電流による電力消費を低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, to suppress the leakage current, and an object thereof is to reduce power consumption due to leakage current.

ここに述べる実施形態の電子デバイスによると、活性層を含む基板と、前記活性層の表面に形成される信号電極と、前記活性層の表面に形成され、グランド接続される第１の駆動電極と、前記活性層の表面に形成される第１の部分と、前記第１の部分に接続され、前記第１の駆動電極の上方に位置する第２の部分と、を含む第２の駆動電極と、を備え、前記基板には、前記活性層を貫通し且つ前記第１の部分を包囲する環状の溝部が形成されている。 According to the electronic device of the embodiments described herein, the substrate including an active layer, a signal electrode formed on the surface of the active layer, is formed on the surface of the active layer, a first driving electrode connected to ground a first portion formed on the surface of the active layer connected to said first portion, a second portion located above the first driving electrode, and the second drive electrode including the provided, on the substrate, an annular groove surrounding the penetrating and said first portion of said active layer is formed.

本発明によると、漏れ電流を抑制し、漏れ電流による電力消費を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the leakage current, to reduce power consumption due to leakage current.

第１の実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの平面図である。 Is a plan view of a MEMS switch according to the first embodiment.図１のＭＥＭＳスイッチの各部の断面図である。 It is a cross-sectional view of each part of the MEMS switch of FIG.ＭＥＭＳスイッチの漏れ電流の測定方法を説明する図である。 It is a diagram for explaining a method of measuring the leakage current of the MEMS switch.第１の実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの変形例を示す平面図である。 Is a plan view showing a modified example of a MEMS switch according to the first embodiment.ＭＥＭＳスイッチの周波数特性を示す図である。 Is a diagram showing frequency characteristics of the MEMS switch.ＭＥＭＳスイッチの周波数特性を示す図である。 Is a diagram showing frequency characteristics of the MEMS switch.本発明の第２の実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの平面図である。 Is a plan view of a MEMS switch according to a second embodiment of the present invention.本発明の第３の実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの平面図である。 Is a plan view of a MEMS switch according to a third embodiment of the present invention.本発明の第４の実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの平面図である。 Is a plan view of a MEMS switch according to a fourth embodiment of the present invention.本発明の第５の実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの平面図である。 Is a plan view of a MEMS switch according to a fifth embodiment of the present invention.従来のＭＥＭＳスイッチの平面図である。 It is a plan view of a conventional MEMS switch.従来のＭＥＭＳスイッチの断面図である。 It is a cross-sectional view of a conventional MEMS switch.

以下に種々の実施形態について説明するが、以下に説明する実施形態は例示であり、その構造、形状、寸法、材料などについて種々変更することが可能である。 Will be described for the various embodiments below, the embodiments described below are exemplary, the structure, shape, it is possible to variously modify the size, material for such.〔第１の実施形態〕 First Embodimentまず、第１の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１について、図１〜図６を参照して説明する。 First, the MEMS switch 1 of the first embodiment will be described with reference to FIGS.なお、図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ、図１に示すＭＥＭＳスイッチ１のＡ−Ａ線断面矢視図、Ｂ−Ｂ線断面矢視図、Ｃ−Ｃ線断面矢視図である。 Incidentally, FIG. 2 (A) (B) (C), respectively, A-A line cross-sectional arrow view of the MEMS switch 1 shown in FIG. 1, B-B line cross-sectional view taken along, C-C cross-sectional view taken along the line it is a diagram.

なお、図１および図３において、各部の形状を分かりやすくするために、断面でない部分にもハッチングを施してある。 In FIGS. 1 and 3, for easy understanding of the various parts of the shape, it is also hatched portion not cross.

基板１１は、支持基板１１ａ、中間酸化膜１１ｂ、および活性層１１ｃからなる３層のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板である。 Substrate 11, the supporting substrate 11a, an intermediate oxide film 11b, and an SOI (Silicon On Insulator) substrate of three layer composed of the active layer 11c.支持基板１１ａは、シリコンからなり、厚さは例えば５００μｍ程度である。 Supporting substrate 11a is made of silicon, the thickness of, for example, 500μm approximately.中間酸化膜１１ｂは、ＳｉＯ2 からなる絶縁層であり、厚さは例えば４μｍ程度である。 Intermediate oxide layer 11b is a dielectric layer made of SiO2, a thickness for example 4μm about.活性層１１ｃは、シリコン薄膜であり、厚さは例えば１５μｍ程度である。 The active layer 11c is silicon thin film, a thickness for example 15μm approximately.ＳＯＩ基板のシリコンの抵抗率は１０００Ωｃｍ程度以上である。 Resistivity of the silicon of the SOI substrate is more than about 1000 .OMEGA.cm.

活性層１１ｃには、平面視（正面視）で略コ字形の大小２つのスリット２１（スリット２１ａ，２１ｂ）が設けられ、これによって可動部ＫＢが形成される。 The active layer 11c, a plan view of the two large and small generally U-shaped in (front view) slits 21 (slits 21a, 21b) are provided, whereby the movable portion KB is formed.可動部ＫＢを含む領域に対応した中間酸化膜１１ｂは除去されて空間ＫＫとなっている。 Intermediate oxide film 11b corresponding to the area including the movable portion KB has a space KK been removed.したがって、可動部ＫＢは、スリット２１が設けられていない部分を支点とするカンチレバーを構成し、支点とは反対側の端縁部が図２（Ａ）における上下方向に移動することが可能である。 Thus, the movable portion KB constitutes a cantilever and the fulcrum portions where the slits 21 are not provided, it is possible to the edge of the opposite side is moved in the vertical direction in FIG. 2 (A) and the fulcrum .可動部ＫＢの表面に、下部コンタクト電極１２および下部駆動電極１４が密着して形成されている。 On the surface of the movable portion KB, lower contact electrode 12 and the lower drive electrode 14 is formed in close contact.

図２（Ａ）によく示されるように、上部駆動電極１５は、活性層１１ｃに密着して形成された電極基部１５ａ，１５ｃ、および、電極基部１５ａ，１５ｃに支持されて可動部ＫＢの上方を跨ぐようにブリッジを形成する電極対向部１５ｂからなる。 As seen in FIG. 2 (A), the upper drive electrode 15, the electrode base 15a formed in close contact with the active layer 11c, 15c, and electrode base 15a, and is supported by the 15c above the movable portion KB It made of the electrode facing portion 15b which forms a bridge so as to straddle the.電極対向部１５ｂは、下部駆動電極１４の矩形の部分に対して、その上方において対向する。 Electrode facing portion 15b, to the rectangular part of the lower driving electrodes 14, facing in the upward direction.

図１および図２で分かるように、スリット２２，２３は、活性層１１ｃを貫通して形成された環状の溝部である。 As seen in FIGS. 1 and 2, the slits 22 and 23 is an annular groove formed through the active layer 11c.スリット２２，２３は、幅が数μｍ程度、例えば２μｍ程度である。 Slits 22 and 23 has a width of several μm or so, for example, about 2 [mu] m.つまり、本実施形態において、スリット２２，２３の部分には活性層１１ｃがなく、中間酸化膜１１ｂが露出した状態である。 That is, in this embodiment, the portion of the slit 22 without the active layer 11c, a state where the intermediate oxide film 11b is exposed.スリット２２，２３によって、電極基部１５ａ，１５ｃが、下部コンタクト電極１２、上部コンタクト電極１３、および下部駆動電極１４などに対して高い絶縁抵抗によって絶縁されている。 The slits 22 and 23, the electrode base 15a, 15c are insulated by a high insulation resistance with respect to the lower contact electrode 12, an upper contact electrode 13, and the like lower drive electrode 14.

なお、スリット２２は、大きいスリット２１ａと共通の領域を有する。 The slit 22 has a common area with a large slit 21a.スリット２３は、小さいスリット２１ｂと共通の領域を有する。 Slits 23 have a common area with a small slit 21b.すなわち、小さいスリット２１ｂは、スリット２３の一部として形成されている。 That is, a small slit 21b is formed as a part of the slit 23.しかし、スリット２２，２３は、スリット２１とは別個に形成してもよい。 However, the slits 22 and 23 may be formed separately from the slit 21.

上部コンタクト電極１３は、下部コンタクト電極１２の上方において対向するように設けられた接点部ＳＴを有する。 Upper contact electrode 13 has a contact portion ST which is provided so as to face above the lower contact electrode 12.下部コンタクト電極１２と上部コンタクト電極１３の接点部ＳＴとの間で開閉可能な接点が形成されており、可動部ＫＢが上方へ撓んで下部コンタクト電極１２が接点部ＳＴに当接することによって接点が閉じる。 Lower contact electrode 12 and the open contact is formed between the contact portion ST of the upper contact electrode 13, the contact by the movable portion KB is the lower contact electrode 12 is flexed upwardly to contact the contact portion ST close up.下部コンタクト電極１２と上部コンタクト電極１３とによって高周波信号線ＳＬが形成されており、接点が閉じたときには、この高周波信号線ＳＬを高周波信号が通過する。 Are the high-frequency signal line SL is formed by the lower contact electrode 12 and the upper contact electrode 13, when the contact is closed, the high-frequency signal line SL RF signal passes.上部駆動電極１５は、高周波信号線ＳＬに対して平行に設けられている。 Upper drive electrode 15 is provided in parallel to the high-frequency signal line SL.

グランド電極１６（グランド電極１６ａ〜ｄ）は、下部コンタクト電極１２、上部コンタクト電極１３、下部駆動電極１４、および上部駆動電極１５などからなるデバイスの全体を包囲するように、基板１１の上に方形枠状に形成される。 A ground electrode 16 (ground electrode 16a-d), the lower contact electrode 12, an upper contact electrode 13, so as to surround the entire device consisting of a lower drive electrodes 14 and the upper drive electrode 15, a square on the substrate 11 It is formed in a frame shape.グランド電極１６の１つの辺部１６ａは、高周波信号線ＳＬに対して平行に設けられている。 One side portion 16a of the ground electrode 16 is provided in parallel to the high-frequency signal line SL.

なお、下部コンタクト電極１２、上部コンタクト電極１３、下部駆動電極１４、上部駆動電極１５、およびグランド電極１６の材料として、金属材料、例えば金（Ａｕ）が用いられる。 The lower contact electrode 12, an upper contact electrode 13, the lower drive electrode 14, as the material of the upper drive electrode 15 and the ground electrode 16, a metal material such as gold (Au) is used.下部コンタクト電極１２および下部駆動電極１４は、例えばスパッタリングによって、厚さ０．５μｍ程度に形成される。 Lower contact electrode 12 and the lower drive electrode 14, for example, by sputtering, formed into a thickness of about 0.5 [mu] m.上部コンタクト電極１３、上部駆動電極１５、およびグランド電極１６は、例えばメッキによって、厚さ（高さ）２０μｍ程度に形成される。 Upper contact electrode 13, the upper drive electrode 15 and the ground electrode 16, is, for example, by plating, are formed thickness (height) of about 20 [mu] m.

また、図１において、下部コンタクト電極１２および下部駆動電極１４は、それらの全体がスパッタリングによって形成される厚さの薄い層として表されているが、必要に応じて、電極接続のためのアンカー部を形成してもよい。 Further, in FIG. 1, the lower contact electrode 12 and the lower drive electrode 14, the entire of which are represented as a thin layer of thickness formed by sputtering, optionally, an anchor portion for electrode connection it may be formed.

各電極または電極のアンカー部には、図３に示されるように、必要に応じてバンプ１９（バンプ１９ａ〜ｅ）が形成される。 The anchor portion of the electrode or electrodes, as shown in FIG. 3, the bumps 19 as needed (bumps 19A-E) is formed.バンプ１９は、金属材料、例えば金によって、最大直径が例えば６０μｍ程度、長さが例えば１００μｍ程度に形成される。 Bump 19, a metal material, for example of gold, the maximum diameter of eg 60μm approximately, is formed, for example, 100μm length of about.バンプ１９は、各電極またはアンカー部の上面に、超音波による溶着または融着などによって固定される。 Bumps 19, the upper surface of each electrode or anchor section is fixed by such welding or fused by ultrasonic.

図３に示すように、下部駆動電極１４およびグランド電極１６は、グランド電位に接続（グランド接続）される。 As shown in FIG. 3, the lower drive electrode 14 and the ground electrode 16 is connected to the ground potential (ground connection).下部駆動電極１４に対向する上部駆動電極１５には、プラスまたはマイナスの駆動電圧ＶＤが印加される。 The upper drive electrode 15 which faces the lower drive electrode 14, plus or minus of the drive voltage VD is applied.

なお、上部駆動電極１５は、直流または比較的低い周波数に対しては、グランド電位との間に十分に高いインピーダンスに保たれている。 The upper drive electrode 15 is, for DC or relatively low frequency is kept at a sufficiently high impedance between the ground potential.したがって、上部駆動電極１５に駆動電圧ＶＤが印加されても、そのインピーダンスによる電力消費は０かまたは極めて少ない。 Therefore, even when the driving voltage VD is applied to the upper drive electrode 15, the power consumption due to the impedance 0 Kamada is extremely small.しかし、上部駆動電極１５は、高周波信号に対しては、グランド電極１６などとの間の浮遊容量などによって十分に低いインピーダンスとなっている。 However, the upper drive electrode 15 is, for high frequency signals, and has a sufficiently low impedance such as the stray capacitance between the like ground electrode 16.

これにより、高周波信号線ＳＬは、グランド電極１６の１つの辺部１６ａおよび上部駆動電極１５とともに、コプレナー配線構造（ＣＰＷ）を構成しており、これにより伝播損失が低くなるように抑えられている。 Thus, the high-frequency signal lines SL, along with one edge portion 16a and the upper drive electrode 15 of the ground electrode 16 constitute a coplanar line structure (CPW), thereby is suppressed so that the propagation loss is low .このように、グランド電極１６の存在によって高周波信号線ＳＬのインピーダンス整合が図られている。 Thus, impedance matching of the high frequency signal line SL is achieved by the presence of the ground electrode 16.これによってＭＥＭＳスイッチ１の小型化を図ることが可能である。 Thus it is possible to reduce the size of the MEMS switch 1.

なお、上部駆動電極１５とグランド電極１６との間などにキャパシタンスを接続し、それらの間の高周波に対するインピーダンスを低下させるようにしてもよい。 Note that connects a capacitance, etc. between the upper drive electrode 15 and the ground electrode 16, may be to lower the impedance to the high frequency between them.

次に、第１の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１の変形例であるＭＥＭＳスイッチ１ｈを説明する。 Next, a MEMS switch 1h which is a variation of the MEMS switch 1 of the first embodiment.

図４に示すように、ＭＥＭＳスイッチ１ｈは、図３に示すＭＥＭＳスイッチ１において、グランド電極１６の３つの辺部１６ｂ〜ｄを削除したものである。 As shown in FIG. 4, the MEMS switch 1h, in the MEMS switch 1 shown in FIG. 3, is obtained by removing the three sides 16b~d ground electrode 16.つまり、ＭＥＭＳスイッチ１ｈにおいては、図１に示す方形枠状のグランド電極１６に代えて、直線状の辺部１６ａがグランド電極１６ｈとなっている。 That is, in the MEMS switch 1h, instead of the rectangular frame-shaped ground electrode 16 shown in FIG. 1, linear side portion 16a is a ground electrode 16h.グランド電極１６ｈの他の部分の構造については、第１の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１と同じである。 The structure of other portions of the ground electrode 16h, which is the same as the MEMS switch 1 of the first embodiment.

次に、ＭＥＭＳスイッチ１の製造方法について簡単に説明する。 Next, brief description will be given of a manufacturing method of the MEMS switch 1.

まず、基板１１として、例えばＳＯＩウェハの基板を準備する。 First, prepared as the substrate 11, for example a substrate of a SOI wafer.基板１１は、図２において説明したように、支持基板１１ａ、中間酸化膜１１ｂ、および活性層１１ｃからなる。 Substrate 11, as described in FIG. 2, the support substrate 11a, consisting of an intermediate oxide film 11b, and the active layer 11c.活性層１１ｃの表面に、密着層としてクロムを５０ｎｍ程度の厚さに、続けて金を５００ｎｍ程度の厚さに、それぞれスパッタ成膜する。 The surface of the active layer 11c, a chromium in a thickness of about 50nm as adhesion layer, followed gold to a thickness of about 500nm by respectively sputtering.これをフォトリソグラフィおよびイオンミリングによって加工し、下部コンタクト電極１２および下部駆動電極１４を同時形成する。 This was processed by photolithography and ion milling, simultaneously forming a lower contact electrode 12 and the lower drive electrode 14.

次に、活性層１１ｃに、大小２つのコ字形の２μｍ程度の幅のスリット２１ａ，２１ｂを、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により加工し、カンチレバーの部分を形成する。 Then, the active layer 11c, the slit 21a of 2μm about the width of the large and small two child-shaped, the 21b, is processed by Deep-RIE (Reactive Ion Etching), which form part of the cantilever.これと同時に、電極基部１５ａ，１５ｃをそれぞれ取り囲むように、２μｍ程度の幅のスリット２２，２３を、同じＤｅｅｐ−ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により加工して形成する。 At the same time, the electrode base 15a, 15c and so as to surround each of the slits 22, 23 having a width of about 2 [mu] m, formed by processing the same Deep-RIE (Reactive Ion Etching).さらに、プラズマＣＶＤによって二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）を５μｍ程度の厚さで成膜して犠牲層とする。 Further, the sacrificial layer by forming a silicon dioxide (SiO2) with a thickness of about 5μm by plasma CVD.

次に、フォトリソグラフィおよびＲＩＥによって、犠牲層をエッチングする。 Next, by photolithography and RIE, etching the sacrificial layer.このときに、接点部ＳＴとアクチュエータ部では犠牲層を所望の厚さまでハーフエッチングし、アンカー部、電極基部１３ａ，１５ａ，１５ｃなどに対応する部分では犠牲層を全て除去する。 At this time, in the contact portion ST and the actuator unit is half etching the sacrificial layer to a desired thickness, the anchor portion, the electrode base 13a, 15a, to remove any sacrificial layer at the portion corresponding like 15c.

そして、メッキ形成を行うためのシード層をスパッタ成膜する。 Then, sputtering a seed layer for performing plating.シード層は下層が５０ｎｍ程度の厚さのモリブデン、上層が３００ｎｍ程度の厚さの金からなる。 Seed layer underlying is about 50nm thick molybdenum, the upper layer composed of gold of about 300nm thickness.次に、メッキ法（鍍金法）によって、金のメッキ膜を２０μｍ程度の厚さに形成する。 Next, by plating (plating method), a plating film of gold to a thickness of about 20 [mu] m.このとき、グランド電極１６は、カンチレバーおよび高周波信号線ＳＬなどを全て取り囲む形状に形成する。 At this time, the ground electrode 16 is formed in a shape surrounding all such cantilevers and high-frequency signal line SL.

なお、ＭＥＭＳスイッチ１ｈの場合は、グランド電極１６に代えて、グランド電極１６ｈを形成する。 In the case of MEMS switches 1h, instead of the ground electrode 16, to form the ground electrode 16h.

次に、メッキで覆われていない部分のシード層をイオンミリングおよびＲＩＥで除去する。 Then, to remove the seed layer which is not covered by the plating by the ion milling and RIE.そして、犠牲層およびカンチレバーの下部の中間酸化膜１１ｂを、フッ酸を用いたエッチングにより除去し、空間ＫＫを形成する。 Then, the sacrificial layer and the intermediate oxide film 11b at the bottom of the cantilever is removed by etching using hydrofluoric acid, to form a space KK.さらに、上部コンタクト電極１３から突出した接点部ＳＴの表面に露出したシード層の下層のモリブデンを、ウェットエッチングによって除去する。 Further, the lower layer of molybdenum exposed on the surface of the contact portion ST which protrudes from the upper contact electrode 13 seed layer is removed by wet etching.また、必要に応じてバンプ１９を溶着などによって取り付ける。 Further, attaching the bump 19 such as by welding if necessary.

なお、下部コンタクト電極１２および下部駆動電極１４は可動電極の例であり、上部コンタクト電極１３および上部駆動電極１５は固定電極の例である。 The lower contact electrode 12 and the lower drive electrode 14 is an example of a movable electrode, an upper contact electrode 13 and the upper drive electrode 15 is an example of the fixed electrode.

次に、上のように形成されたＭＥＭＳスイッチ１およびＭＥＭＳスイッチ１ｈの漏れ電流Ｉａについて説明する。 Next, a description will be given leakage current Ia of the formed MEMS switch 1 and MEMS switch 1h as above.

図１に示すＭＥＭＳスイッチ１では、駆動電圧ＶＤを４０Ｖとしたときに、漏れ電流Ｉａは０．１μＡ程度以下である。 In the MEMS switch 1 shown in FIG. 1, when the driving voltage VD was 40V, the leakage current Ia is less than about 0.1 .mu.A.したがって、これによる電力消費は４μＷ程度以下であり、極めて少ない。 Therefore, power consumption by this is more than about 4MyuW, very few.この電力消費は、例えば携帯端末などにおいても無視することが可能な程度である。 The power consumption is the degree that can be neglected in, for example, a portable terminal.

また、図４に示すＭＥＭＳスイッチ１ｈにおいても、駆動電圧ＶＤを４０Ｖとしたときの漏れ電流Ｉａは０．１μＡ程度以下であり、これによる電力消費は４μＷ程度以下と極めて少ない。 Also in MEMS switch 1h as shown in FIG. 4, the leakage current Ia when the driving voltage VD was 40V is less than about 0.1 .mu.A, the power consumption which is extremely small as less about 4MyuW.

すなわち、図１１に示す従来の構造のＭＥＭＳスイッチでは漏れ電流Ｉａが１０μＡ程度であり電力消費が４００μＷ程度であるのと比較して、漏れ電流Ｉａおよびそれによる電力消費が大幅に低減されている。 That is, power consumption is about leakage current Ia 10μA in MEMS switches of the conventional structure shown in FIG. 11 as compared to the range of about 400 W, the power consumption due to leakage currents Ia and it is greatly reduced.

また、従来の構造のＭＥＭＳスイッチでは、漏れ電流Ｉａが接点部にも流れることによって、接点スティッキング不良の一因ともなることがあった。 Further, the MEMS switch of conventional construction, by the leakage current Ia flows in the contact portion, there is also contribute to contact sticking failure.つまり、駆動電圧ＶＤを０にしても、下部コンタクト電極が接点部から離れず張りついたままになることがあった。 In other words, even if the drive voltage VD to 0, there can remain lower contact electrode is adhered without leaving the contact portion.

これに対し、本実施形態のＭＥＭＳスイッチ１，１ｈでは、漏れ電流Ｉａが大幅に低減されたことによって、接点部ＳＴにはそのような電流が流れないので、接点スティッキング不良の発生するおそれはほとんどない。 In contrast, in the MEMS switch 1,1h of this embodiment, by the leakage current Ia is greatly reduced, since it is not in the contact portion ST stream such currents, it may occur in the contact sticking failure almost Absent.

次に、上のように形成されたＭＥＭＳスイッチ１およびＭＥＭＳスイッチ１ｈの特性について説明する。 Next, a description will be given characteristics of the formed MEMS switch 1 and MEMS switch 1h as above.

図５および図６において、横軸は周波数（ＧＨｚ）であり、縦軸は挿入損失（左目盛り）およびアイソレーション（右目盛り）である。 5 and 6, the horizontal axis represents the frequency (GHz), and the vertical axis indicates insertion loss (left scale) and isolation (right scale).なお、アイソレーションは、接点部ＳＴが離れた状態における接点部ＳＴの絶縁性を示す。 Incidentally, isolation, showing the insulating properties of the contact portion ST in a state where the contact portion ST apart.

図５で分かるように、図４に示すＭＥＭＳスイッチ１ｈでは、挿入損失およびアイソレーションにおいて、従来の構造のＭＥＭＳスイッチよりも特性が若干低下する。 As seen in Figure 5, the MEMS switch 1h shown in FIG. 4, the insertion loss and isolation characteristics than the MEMS switch of the conventional structure is slightly reduced.例えば、周波数が１０ＧＨｚでは、従来の構造のＭＥＭＳスイッチでは挿入損失が０．３ｄＢであるが、図４のＭＥＭＳスイッチ１ｈでは０．５６ｄＢとなる。 For example, the frequency is 10 GHz, but the insertion loss in the MEMS switch of the conventional structure is 0.3 dB, a 0.56dB in MEMS switch 1h in FIG.これは、ＭＥＭＳスイッチ１ｈでグランド電極１６ｈが枠状ではないため、完全なコプレナー配線構造とならないことに原因の１つがあると考えられる。 This is because the ground electrode 16h in MEMS switch 1h is not frame-shaped, one of the causes that not a perfect coplanar wiring structure is considered to be.

しかし、この程度の特性であれば、実用上問題ない場合も多い。 However, if the characteristics of this degree, in many cases no practical problem.したがって、ＭＥＭＳスイッチ１ｈは、漏れ電流Ｉａが大幅に低減された高周波用ＭＥＭＳスイッチとして使用可能である。 Therefore, the MEMS switch 1h can be used as a high frequency MEMS switch leakage current Ia is greatly reduced.

そして、図１に示すＭＥＭＳスイッチ１では、枠状のグランド電極１６が設けられており、ほぼ完全なコプレナー配線構造になると考えられ、挿入損失、アイソレーションともに改善される。 Then, the MEMS switch 1 shown in FIG. 1, is provided with frame-like ground electrode 16, is considered to be nearly perfect coplanar wiring structure, the insertion loss is improved both isolation.

図６で分かるように、図１に示すＭＥＭＳスイッチ１では、周波数が１０ＧＨｚで挿入損失が０．３ｄＢであり、図１１に示す従来の構造のＭＥＭＳスイッチと同等である。 As can be seen in FIG. 6, the MEMS switch 1 shown in FIG. 1, the frequency insertion loss at 10GHz is 0.3 dB, which is equivalent to the MEMS switch of the conventional structure shown in FIG. 11.また、アイソレーションについても、図１に示すＭＥＭＳスイッチ１は従来の構造のＭＥＭＳスイッチと同等である。 As for the isolation, the MEMS switch 1 shown in FIG. 1 is equivalent to MEMS switches having a conventional structure.

このように、第１の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１，１ｈによると、漏れ電流Ｉａを抑制し、漏れ電流Ｉａによる電力消費を低減することができる。 Thus, according to the MEMS switch 1,1h of the first embodiment, it is possible to suppress the leakage current Ia, to reduce power consumption due to leakage current Ia.また、漏れ電流Ｉａによる接点スティッキング不良の発生するおそれがほとんどないので、動作が安定する。 Further, since there is little possibility of occurrence of contact sticking defect due to leakage currents Ia, operation is stable.また、漏れ電流Ｉａが低減されるので、それによる発熱が少なくなり、一層の小型化を図ることが可能である。 Further, since the leakage current Ia is reduced, heat generation is reduced by it, it is possible to achieve further downsizing.〔第２の実施形態〕 Second Embodiment次に、第２の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｂについて説明する。 Next, a description will be given MEMS switch 1B of the second embodiment.

第２の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｂにおいて、第１の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１と同様の部分については同じ符号を付し、説明を省略しまたは簡略化する。 In the MEMS switch 1B of the second embodiment, the same parts as the MEMS switch 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, to omit or simplify the description.第３の実施形態以下においても同様である。 The same applies to the following third embodiment.

図７に示すＭＥＭＳスイッチ１Ｂにおいて、グランド電極１６Ｂは、高周波信号線ＳＬに近い辺部１６Ｂａが内側に張出て下部コンタクト電極１２に近づいている。 In the MEMS switch 1B shown in FIG. 7, the ground electrode 16B is close to the lower contact electrode 12 side portion 16Ba closer to the high-frequency signal line SL Te overhang inward.

すなわち、下部コンタクト電極１２は、可動部ＫＢに密着して形成された細長くて薄い電極部１２ａ、および電極部１２ａの一端部の上に形成されたアンカー部１２ｂからなる。 That is, the lower the contact electrode 12 is composed of an anchor portion 12b formed on one end portion of the elongated thin electrode portions 12a, and the electrode portion 12a formed in close contact with the movable portion KB.

電極部１２ａは、アンカー部１２ｂに比べて幅が狭いので、グランド電極１６の辺部１６Ｂａが直線状のままである場合には、それらの間の距離が均等にならず、インピーダンスに不整合が生じる可能性がある。 Electrode portions 12a, since the narrower width than the anchor portion 12b, when the side portion 16Ba of the ground electrode 16 remains linearly, not uniform distance between them, is not matched to the impedance it may occur.これを改善するために、辺部１６Ｂａの内側に張出し部１６１が設けられ、上部コンタクト電極１３および下部コンタクト電極１２との間の距離が均等になっている。 To improve this, overhang 161 is provided on the inner side of the side portion 16Ba, the distance between the upper contact electrode 13 and the lower contact electrode 12 is made uniform.

つまり、張出し部１６１の端縁と電極部１２ａの端縁との間の距離と、辺部１６Ｂａの張出し部１６１以外の部分の端縁とアンカー部１２ｂおよび上部コンタクト電極１３の端縁との間の距離とが、ほぼ同じとなっている。 In other words, between the distance and the end edge of the edge and the anchor portion 12b and the upper contact electrode 13 in the portion other than the projecting portion 161 of the side portion 16Ba between the edge of the edge and the electrode portion 12a of the overhanging portion 161 and the distance of, are almost the same.

換言すれば、グランド電極１６Ｂは、下部コンタクト電極１２および上部コンタクト電極１３に沿った部分において、下部コンタクト電極１２および上部コンタクト電極１３との間隔がほぼ同じになるよう、下部コンタクト電極１２および上部コンタクト電極１３の形状に応じた形状に形成されている。 In other words, the ground electrode 16B, in the portion along the lower contact electrode 12 and the upper contact electrode 13, so that the distance between the lower contact electrode 12 and the upper contact electrode 13 is approximately the same, the lower contact electrode 12 and the upper contact It is formed in a shape corresponding to the shape of the electrode 13.

これによって、ＭＥＭＳスイッチ１Ｂでは、高周波信号線ＳＬにおけるインピーダンス整合がより一層図られ、挿入損失が一層低減される。 Thus, the MEMS switch 1B, the impedance matching in the high-frequency signal line SL is further reduced, the insertion loss is further reduced.〔第３の実施形態〕 Third Embodiment次に、第３の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｃについて説明する。 Next, a description will be given MEMS switch 1C of the third embodiment.

図８に示すＭＥＭＳスイッチ１Ｃにおいて、グランド電極１６Ｃは、下部駆動電極１４に重なって形成され、これによって互いに電気的に接続されている。 In the MEMS switch 1C illustrated in FIG. 8, the ground electrode 16C are formed overlapping the lower drive electrode 14, thereby being electrically connected to each other.

すなわち、グランド電極１６Ｃには、辺部１６Ｃｂと辺部１６Ｃｃとの接続部分の近辺において内側に張り出す張出し部１６２が設けられ、張出し部１６２が下部駆動電極１４の一部と重なって接続されている。 That is, the ground electrode 16C, overhang 162 is provided projecting on the inner side in the vicinity of the connecting portion between the side portions 16Cb and the side portion 16 cc, overhangs 162 is connected to overlap a portion of the lower drive electrode 14 there.

これによって、下部駆動電極１４を確実にグランド接続することができる。 This makes it possible to reliably ground connect the lower drive electrode 14.しかも、下部駆動電極１４をグランド接続するための専用のバンブ１９ｄ（図３参照）を省略して端子数および配線数を減少させることが可能である。 Moreover, it is possible to reduce the bump 19d number omitting the terminal number and the wiring (see FIG. 3) dedicated for grounding the lower drive electrode 14.

なお、張出し部１６２は、グランド電極１６Ｃをメッキにより形成するときに同時に形成すればよく、工程数の増加にはならない。 Incidentally, overhang 162 may be simultaneously formed when forming the plating ground electrode 16C, not the increase in the number of processes.〔第４の実施形態〕 Fourth Embodiment次に、第４の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｄについて説明する。 Next, a description will be given MEMS switch 1D of the fourth embodiment.

図９に示すＭＥＭＳスイッチ１Ｄにおいて、グランド電極１６Ｄは、スパッタリングによって厚さの薄い層として形成されている。 In the MEMS switch 1D illustrated in FIG. 9, the ground electrode 16D is formed as a thin layer of thickness by sputtering.

すなわち、第１〜第３の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１，１ｈ，１Ｂ，１Ｃでは、各グランド電極１６はメッキにより厚さ２０μｍ程度に形成した。 That is, the first to third embodiments of the MEMS switch 1,1H, 1B, the 1C, each of the ground electrode 16 was formed to a thickness of 20μm about by plating.しかし、第４の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｄでは、グランド電極１６Ｄはスパッタリングにより厚さ０．５μｍ程度に形成する。 However, in the fourth embodiment of the MEMS switch 1D of the ground electrode 16D is formed to a thickness of 0.5μm about by sputtering.このようなグランド電極１６Ｄは、下部コンタクト電極１２および下部駆動電極１４の形成と同時に形成することができる。 Such ground electrode 16D may be formed simultaneously with the formation of the lower contact electrode 12 and the lower drive electrode 14.

つまり、下部コンタクト電極１２、下部駆動電極１４、およびグランド電極１６Ｄは、互いに同じ層構成である。 That is, the lower the contact electrode 12, the lower drive electrode 14 and the ground electrode 16D, is the same as each other layer structure.

グランド電極１６Ｄの厚さを薄くしたことにより、その材料となる金などの使用量が少なくなり、それだけ安価に製造することができる。 By having a reduced thickness of the ground electrode 16D, the less the amount of gold to be the material, it is possible to correspondingly low cost.〔第５の実施形態〕 Fifth Embodiment次に、第５の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｅについて説明する。 Next, a description will be given MEMS switch 1E of the fifth embodiment.

図１０に示すＭＥＭＳスイッチ１Ｅにおいて、グランド電極１６Ｅは、スパッタリングによって厚さの薄い層として形成されている。 In the MEMS switch 1E illustrated in Figure 10, the ground electrode 16E is formed as a thin layer of thickness by sputtering.そして、グランド電極１６Ｅには、辺部１６Ｅｂと辺部１６Ｅｃとの接続部分の近辺において内側に張り出す張出し部１６３が設けられ、張出し部１６３が下部駆動電極１４の一部と一体的に連続して形成されている。 Then, the ground electrode 16E, side portions extending portion 163 protruding inward is provided in the vicinity of the connection portion between 16Eb and the side portion 16Ec, overhang 163 is integrally contiguous with a portion of the lower drive electrode 14 It is formed Te.つまり、下部駆動電極１４とグランド電極１６Ｅとが互いに接続されている。 That is, the lower drive electrode 14 and the ground electrode 16E are connected to each other.

すなわち、第５の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｅでは、グランド電極１６Ｅを第４の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｄの場合と同様に、スパッタリングにより厚さ０．５μｍ程度に形成する。 That is, in the fifth embodiment of the MEMS switch 1E, as with the ground electrode 16E of the fourth embodiment of the MEMS switch 1D of thickness is formed 0.5μm about by sputtering.そして、グランド電極１６Ｅを、下部コンタクト電極１２および下部駆動電極１４の形成と同時に形成する。 Then, the ground electrode 16E, formed simultaneously with the formation of the lower contact electrode 12 and the lower drive electrode 14.

グランド電極１６Ｅの厚さを薄くしたことにより、その材料となる金などの使用量が少なくなり、それだけ安価に製造することができる。 By having a reduced thickness of the ground electrode 16E, the less the amount of gold to be the material, it is possible to correspondingly low cost.しかも、下部駆動電極１４を確実にグランド接続することができる。 Moreover, it is possible to reliably ground connect the lower drive electrode 14.下部駆動電極１４をグランド接続するための専用のバンブ１９ｄ（図３参照）を省略して端子数を減少させることが可能である。 It is possible to reduce the number of terminals is omitted dedicated bump 19d for ground connecting the lower drive electrode 14 (see FIG. 3).

下部コンタクト電極１２、下部駆動電極１４、およびグランド電極１６Ｅを同時に形成することができるので、工程数を低減することが可能である。 Lower contact electrode 12, it is possible to form the lower drive electrode 14, and the ground electrode 16E at the same time, it is possible to reduce the number of steps.

上に述べた第２〜第５の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｂ〜１Ｅにおいて、下部コンタクト電極１２および下部駆動電極１４に、電極接続のためのアンカー部を必要に応じて形成してもよい。 In a. 2 to MEMS switch 1B~1E the fifth embodiment described above, the lower contact electrode 12 and the lower drive electrode 14 may be formed as needed an anchor portion for electrode connection.

また、第２〜第５の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｂ〜１Ｅにおいて、第１の実施形態の変形例のＭＥＭＳスイッチ１ｈのように、方形枠状のグランド電極１６に代えて直線状の辺部１６ａをグランド電極としてもよい。 Further, the MEMS switch 1B~1E the second to fifth embodiments, the first as in the MEMS switch 1h modification of the embodiment, a rectangular frame-shaped instead of the ground electrode 16 linear side portion 16a it may be used as a ground electrode.

また、第３〜第５の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｃ〜１Ｅにおいて、第２の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１Ｂの辺部１６Ｂａに設けた張出し部１６１と同様な張出し部を設け、高周波信号線ＳＬにおける一層のインピーダンス整合を図ってもよい。 Further, the MEMS switch 1C~1E the third to fifth embodiments, provided the same overhang and overhangs 161 provided in the side portion 16Ba of the MEMS switch 1B of the second embodiment, in the high-frequency signal line SL it may be working to further impedance matching.

上に述べた第１、第２、第４の実施形態のＭＥＭＳスイッチ１，１ｈ、１Ｂ、１Ｄにおいて、下部コンタクト電極１２にバンプ１９ｄを設けた場合に、そのバンプ１９ｄは、下部コンタクト電極１２をグランド接続するためのグランド電極として機能する。 First, second, fourth embodiment of a MEMS switch 1,1h mentioned above, 1B, in 1D, the case in which the bumps 19d to the lower contact electrode 12, the bump 19d is a bottom contact electrode 12 functions as a ground electrode for grounding.なお、下部コンタクト電極１２をグランド接続するためのグランド電極を、バンプ１９ｄなどとは別に別途設けてもよい。 Incidentally, the ground electrode for connecting the ground to the lower contact electrode 12, separately or may be separately provided such as a bump 19d.

上に述べた第１〜第５の実施形態のいずれのＭＥＭＳスイッチ１，１ｈ、１Ｂ〜１Ｅにおいても、漏れ電流Ｉａを抑制し、漏れ電流Ｉａによる電力消費を低減することができる。 First to fifth any MEMS switches 1,1h embodiment described above, even in the 1B to 1E, it is possible to suppress the leakage current Ia, to reduce power consumption due to leakage current Ia.

上に述べた各実施形態のＭＥＭＳスイッチ１、１ｈ、１Ｂ〜１Ｅにおいて、それらの各部または全体の構成、構造、形状、寸法、厚さ、個数、配置、材料、形成方法、形成順序などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。 MEMS switches 1,1h of each embodiment described above, the 1B to 1E, their respective parts or the entire structure, the structure, shape, dimensions, thickness, number, arrangement, material, forming method, the formation order, etc., it can be modified if necessary in accordance with the spirit of the present invention.

上に述べた各実施形態では、高周波用のＭＥＭＳスイッチについて説明したが、ＭＥＭＳスイッチ以外の種々の電子デバイスにも適用することが可能である。 In each embodiment described above has described the MEMS switch for RF, it can be applied to various electronic devices other than MEMS switch.

Claims (3)

Translated from Japanese

活性層を含む基板と、 A substrate including an active layer,前記活性層の表面に形成される信号電極と、 A signal electrode formed on the surface of the active layer,前記活性層の表面に形成され、グランド接続される第１の駆動電極と、 Formed on the surface of the active layer, a first driving electrode connected to ground,前記活性層の表面に形成される第１の部分と、前記第１の部分に接続され、前記第１の駆動電極の上方に位置する第２の部分と、を含む第２の駆動電極と、を備え、 A first portion formed on the surface of the active layer connected to said first portion, a second portion located above the first driving electrode, and the second drive electrode including, equipped with a,前記基板には、前記活性層を貫通し且つ前記第１の部分を包囲する環状の溝部が形成されている電子デバイス。 Wherein the substrate, an electronic device an annular groove surrounding and the first portion through the active layer is formed.

前記基板上に設けられ、前記信号電極および前記第１、第２の駆動電極を包囲するグランド接地されたグランド電極をさらに備える請求項１記載の電子デバイス。 Wherein provided on the substrate, wherein the signal electrode and the first, second electronic device of claim 1, further comprising a ground electrode ground grounded surrounds the drive electrodes.

前記第１の駆動電極と前記グランド電極とは、前記基板上において電気的に接続されている請求項１または２記載の電子デバイス。 Wherein the first driving electrode and the ground electrode, electrically the attached claim 1 or 2 electronic device described in said substrate.